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解读模拟合成器『9』--加法合成(上)

模拟合成分为两大阵营——减法合成和加法合成,前面我们已经对减法合成有所了解,这一讲将介绍更为复杂的加法合成。(虽然加法合成现在更多的是被用在数字合成器上,但实际上他起源于模拟合成器)

加法合成的原理:

加法合成的原理非常简单,首先来看图示1(Figure1)中描绘的理想的锯齿波形,锯齿波包含了所有次数的谐波,其2次谐波的振幅为基波的1/2,3次谐波的振幅就是基波的1/3,锯齿波的情况请看图示2(Figure2)。

synth1_2



图示2(Figure2)中只画出了9个谐波,实际上会有无限多的谐波出现在锯齿波中,如果一直画下去等到死也画不完。也许你会认为我太偷懒了,只有9次谐波能代表原来的波形吗?请看图示3(Figure3)为使用1-9次谐波生成的波形,与图示1(Figure1)中原始的锯齿波形还算差的不多吧?

synth3_4



看来只使用一些现成的多次谐波就可以组成相应的波形,是这样的吗?当然是必然是显然是地!在某种意义上说,波形和多次谐波代表着相同的东西。我们可以使用1-9次谐波组成许多波形,比如我们将1-9次谐波都赋予相同的振幅,像图示4(Figure4)那样,那么就可以得到图示5(Figure5)那样的波形。

synth5_6



看到了吧,图示5(Figure5)与图示3(Figure3)是多么的不一样,他带有更多的高频部分,而且声音更加明亮。再看图示6(Figure6)和图示7(Figure7)中分别显示了使用1-3次谐波制作的接近于方波的波形。

现在你应该知道加法合成的本质了:定义不同谐波的频率和振幅,将他们混合在一起组成一个新的声音。不过你想使用1-9次谐波组成一个类似锯齿波的波形,就需要9个震荡器,9个放大器,1个混音器,还需要1个门限来控制放大器的开关,就像图示8(Figure8)所示的那样,你可以想象的出这样的合成器效率不会很高,还很占地方,但是在理论上加法合成就是这样的。

synth7_8



早期的加法合成器:

在模拟合成领域中,加法合成器是绝对的老大(从体积上来说),而且他比我们熟悉的VCO-VCF-VCA(震荡器-滤波器-放大器)合成器早出现了30年。其中最著名的就是Hammond Tonewheel加法合成器,哦他的“艺名”应该叫Hammond Organ。(Hammond风琴)

Hammond风琴提供了最经典的拉杆模块,我来解释拉杆是什么。在Hammond风琴合成器上,有9个拉杆,每个拉杆都可以任意拉出来或推进去(如下图)。其中有2个棕色的拉杆,4个白色的,还有3个黑色的,每个拉杆上都有1-9的刻度,可以按照刻度拉出或推进拉杆。当你把9个拉杆中的8个都推进去,只留一个拉杆在外面,那么按下琴键后你将得到一个纯净的正弦波声音,如果不放手继续拉出另外一个拉杆,声音中将加入一个新的正弦波,拉出几个拉杆声音就由几个正弦波组成。下图列出了每个拉杆的声音特性,拉杆拉出长短的不同声音频率也不同,于是使用这9个拉杆拉出不同的位置就可以组成成千上万种声音。

synth9



但是这9个拉杆发出的声音只能是模仿出成千上万种风琴的声音,而对于其他声音就无能为力了,这显然还不是真正意义上的加法合成器。不论声音合成的方法有多高深,也不论波形是多么复杂,如果声音始终是一成不变的,那么他只能发出类似风琴的声音。所以说我们需要变化的声音,变化的加法合成。

为声音加入变化的一个办法就是使用效果器,比如相移器,镶边效果器,回声效果器,但这不能改变声音本身的特性,实际上Hammond风琴就带有合唱、颤音、混响等效果器,这些效果器可以使风琴声音更加鲜活,但绝对改变不了声音的本质特性,因为加效果并不是一个合成声音的方法,我们必须使用其他的方法。

下一讲我们介绍创造更富于变化的声音的方法:傅里叶合成(Fourier synthesis)。

本文根据《Sound on Sound》杂志的《Synth secrets PART 14:An Introduction to Additive Synthesis》编译


文章出自midifan.com



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